默克生命科学｜抗体偶联药物生产系列之：偶联工艺

摘要：在抗体偶联药物生产中，偶联反应通常是将小分子毒素（Payload/Cytotoxic）通过化学连接子(Linker)与抗体分子(Antibody)进行共价结合，从而形成抗体-药物偶联物。这一过程的核心是利用抗体上特定的官能团（如赖氨酸或半胱氨酸等），与带有反应

在抗体偶联药物生产中，偶联反应通常是将小分子毒素（Payload/Cytotoxic）通过化学连接子(Linker)与抗体分子(Antibody)进行共价结合，从而形成抗体-药物偶联物。这一过程的核心是利用抗体上特定的官能团（如赖氨酸或半胱氨酸等），与带有反应性基团的连接子发生化学反应，确保小分子药物能够稳定的与抗体结合并在靶向细胞释放时发挥药效。想了解生物技术研究、开发和生产内容可以去默克www.sigmaaldrich.cn查看。

基于QBD的ADC偶联工艺开发

在ADC偶联工艺的优化中，产品的关键质量属性之一是实现稳定且均一的药物负载量(Drug toAntibody Ratio，DAR)。通过基于质量源于设计(QbD)的方法，结合实验设计(DOE)对偶联过程进行深入、系统的研究，可以增强对产品及工艺的理解，从而实现有效的偶联过程控制。下图展示了基于QbD的偶联反应中的关键质量参数。

另外，在已公开的专利文件中，展示了ADCETRIS的工艺流程。ADCETRIS是一种通过半胱氨酸进行偶联反应的ADC产品，其工艺步骤以及控制要点如下：

1. 使用Na2HPO4和EDTA调节反应体系的pH值，并将单克隆抗体（mAb）加热至37℃，加入5摩尔当量的DTT进行还原并孵育105分钟。这一步骤为后续反应提供了适宜的条件，有助于维持抗体的稳定性和活性。

2. 通过A280和DTNB测定巯基浓度、抗体浓度以及巯基与抗体的比例。这一步骤是关键的工艺控制点，通过精确的浓度测定，确保反应物的量比符合设计要求。

3. 将预处理的mAb与linker-payload进行结合反应，设定反应时间为30分钟。这一阶段是实现偶联的核心环节，需严格监控反应时间和条件，以保证偶联效果。

偶联反应的影响因素

根据现有的ADC产品工艺步骤以及基于QbD(质量源于设计)的方法，我们发现，偶联反应的影响因素通常集中在几个关键方面，需重点关注:

1.小分子与抗体投料比

抗体和药物的摩尔比直接决定了药物负载量。药物与抗体比例过高会增加非特异性反应和杂质的生成，影响纯化难度;过低则会导致负载效率不足，降低药效。

2.pH值

PH值通常会影响反应物的游离化状态以及偶联反应的效率。抗体分子上的反应基团在不同pH下会表现出不同的反应活性。通常，赖氨酸的偶联反应在较高pH(7.5-9.0)下进行，而半胱氨酸的反应在较中性pH(6.0-7.5)时最为活跃。以下研究表明，通过优化pH可以最小化脱靶反应，从而增强产品的稳定性

图4 Odd-DAR（5 DAR形式）的出现率与反应pH值和时间的关系

3.温度

温度是影响反应速率和产物稳定性的重要因素。较高的温度会加快偶联反应的速率，但可能导致抗体或小分子药物的降解。通常偶联反应在4℃~25℃的范围内进行，从而平衡反应效率和分子的稳定性。

4.反应时间

反应时间决定了偶联的完全性和效率，通常需要优化以确保反应的充分进行。反应时间过长会导致药物的过偶联或抗体结构损伤，时间过短则会导致偶联不足。有研究表明，在基于赖氨酸的偶联中，反应时间在30分钟至4小时之间的优化可达到最佳偶联效率，而超过4小时可能引发抗体结构破坏

以上这些参数的优化至关重要，既要确保偶联的效率和药物活性，又要避免抗体分子结构的破坏和药物负载的不均匀。每个参数之间有时还存在相互影响，如pH和温度的配合、反应时间和浓度的平衡都需要通过实验优化来确定最佳的工艺。

Merck Mobius® ADC Reactor

Mobius® ADC反应器专为满足生物偶联的精确需求而设计。一次性组件的多种端口专用于有机溶剂和单克隆抗体（mAb）的安全添加，最大限度地减少mAb添加过程中的飞溅和泡沫生成，从而有效保障产品质量。

图5 100 L Mobius® ADC 反应器传感器配件和 Ready to Connect 控制箱

针对前文提到的偶联反应关键影响因素，该反应器在设计上提供了稳定的操作环境。Mobius® ADC反应器搭载了高精度的温度、pH以及电导传感器，可以实时监测并反馈实验数据，为反应过程提供精确的控制手段。此外，借助Mobius®系统搭载的Ready To Connect 控制箱的自动化数据采集功能，实验数据可被进一步用于工艺优化和QbD研究，为后续的规模放大提供坚实的数据支持。

Mobius® ADC Reactor-次性组件

Mobius® ADC反应器的设计重点在于使用高兼容性的一次性组件，确保溶剂处理的安全性与可靠性。其模制塑料、管道、垫及Ultimus®膜材对DMSO和DMAc等溶剂具备出色的兼容性，即使在超出典型偶联条件下也能稳定运行。Ultimus。膜材特别具备抗磨损、强度和防漏性，提升袋体的整体安全性。这些优势使得Mobius® ADC反应器在偶联工艺中的应用更加高效可靠，是生物制药中的理想选择。